(57)【要約】  本発明は、車両１００に取り付けられる集電装置４２０であって、道路１１０の表面に配置される導電体１４０と車両１００との間で電力を伝送するように構成される集電装置４２０に関する。集電装置４２０は、基部１７０に動作可能に接続される第１の細長い集電アーム１５０ａ及び第２の細長い集電アーム１５０ｂを備え、第１の細長い集電アーム１５０ａ及び第２の細長い集電アーム１５０ｂは互いに離間している。第１の集電ピックアップヘッド１６１及び第２の集電ピックアップヘッド１６２は、第１の細長い集電アーム１５０ａ及び第２の細長い集電アーム１５０ｂにそれぞれ取り付けられる。細長い集電アーム１５０ａ，１５０ｂは導電性材料で作製され、道路１１０の表面に配置される導電体１４０及び車両１００から電流を導くように構成される。【選択図】図４ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
道路（１１０）の表面に配置される導電体（１４０）と車両（１００）との間で電力を伝送するように構成されて前記車両（１００）に取り付けられる集電装置（４２０）であって、
前記集電装置（４２０）は、
前記集電装置（４２０）を前記車両（１００）に接続する基部（１７０）と、
前記基部（１７０）に動作可能に接続される第１の細長い集電アーム（１５０ａ）と、
前記基部（１７０）に動作可能に接続される第２の細長い集電アーム（１５０ｂ）と、
前記基部（１７０）から離れた位置で前記第１の細長い集電アーム（１５０ａ）に取り付けられる第１の集電ピックアップヘッド（１６１）と、
前記基部（１７０）から離れた位置で前記第２の細長い集電アーム（１５０ｂ）に取り付けられる第２の集電ピックアップヘッド（１６２）と、
を備え、
前記第１の細長い集電アーム（１５０ａ）及び前記第２の細長い集電アーム（１５０ｂ）は互いに離間しており、
前記第１の細長い集電アーム（１５０ａ）及び前記第２の細長い集電アーム（１５０ｂ）は導電性材料で作製され、
前記第１の細長い集電アーム（１５０ａ）及び前記第２の細長い集電アーム（１５０ｂ）は、前記道路（１１０）の表面に配置される導電体及び前記車両（１００）から電流を導くように構成される、集電装置。
【請求項２】
請求項１に記載の集電装置（４２０）であって、前記第１の細長い集電アーム（１５０ａ）と前記第２の細長い集電アーム（１５０ｂ）とは平行である、集電装置。
【請求項３】
請求項１に記載の集電装置（４２０）であって、前記第１の集電ピックアップヘッド（１６１）は前記第１の細長い集電アーム（１５０ａ）と一体的に形成され、前記第２の集電ピックアップヘッド（１６２）は前記第２の細長い集電アーム（１５０ｂ）と一体的に形成される、集電装置。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載の集電装置（４２０）であって、前記第１の集電ピックアップヘッド（１６１）及び前記第２の集電ピックアップヘッド（１６２）は単一のユニットとして形成される、集電装置。
【請求項５】
請求項４に記載の集電装置（４２０）であって、前記第１の集電ピックアップヘッド（１６１）又は前記第２の集電ピックアップヘッド（１６２）は、前記第１の細長い集電アーム（１５０ａ）と前記第２の細長い集電アーム（１５０ｂ）とをガルバニック絶縁するように構成される少なくとも１つの絶縁部材（１６３）を備える、集電装置。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の集電装置（４２０）であって、前記第１の細長い集電アーム（１５０ａ）と前記第２の細長い集電アーム（１５０ｂ）との間に延在する安定化構造体（１６５）を更に備える、集電装置。
【請求項７】
請求項６に記載の集電装置（４２０）であって、前記安定化構造体（１６５）は、前記第１の細長い集電アーム（１５０ａ）と前記第２の細長い集電アーム（１５０ｂ）とをガルバニック絶縁するように構成される少なくとも１つの絶縁部材を含む、集電装置。
【請求項８】
請求項１〜請求項７のいずれか１つに記載の集電装置（４２０）であって、前記第１の細長い集電アーム（１５０ａ）及び前記第２の細長い集電アーム（１５０ｂ）はアルミニウムを含む、集電装置。
【請求項９】
請求項１〜請求項８のいずれか１つに記載の集電装置（４２０）であって、前記第１の細長い集電アーム（１５０ａ）及び前記第２の細長い集電アーム（１５０ｂ）は非導電性コーティングで被覆される、集電装置。
【請求項１０】
請求項１〜請求項９のいずれか１つに記載の集電装置であって、前記第１の細長い集電アーム及び前記第２の細長い集電アームは、各別に、前記車両の長手方向軸に対する鉛直方向及び横断方向の変位を制御可能に構成され、前記集電装置は、前記第１の集電ピックアップヘッド及び前記第２の集電ピックアップヘッドのそれぞれの鉛直方向又は横断方向の変位を行うように構成される少なくとも１つのアクチュエータを更に備える、集電装置。
【請求項１１】
請求項１〜請求項１０のいずれか１つに記載の集電装置であって、前記第１の細長い集電アーム及び前記第２の細長い集電アームは、一緒に、前記車両の長手方向軸に対する鉛直方向及び横断方向の変位を制御可能に構成され、前記集電装置は、前記第１の集電ピックアップヘッド及び前記第２の集電ピックアップヘッドの鉛直方向又は横断方向の変位を行うように構成される少なくとも１つのアクチュエータを更に備える、集電装置。
【請求項１２】
車両（１００）であって、請求項１〜請求項１１のいずれか１つに記載の集電装置（４２０）を備える、車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気道路システム（ＥＲＳ：electric road system）を用いる車両用の集電装置、及びこの集電装置を用いて動作する車両に関する。
【０００２】
本発明は、トラック、バス、及び建設機械等の車両（乗り物）に適用することができる。本発明は、商用車両に関して記載するが、本発明は、この特定の車両（乗り物）に制限されず、アーティキュレイテッド・ホウラー（articulated haulers）の形態の作業機械等の大型車両（heavy-duty vehicles）、又は自動車等の車両にも用いることができる。
【背景技術】
【０００３】
電気道路システム（ＥＲＳ）上を進行する車両には、路面に配置された導電体から車両に電力を伝送して、車両を駆動するか又は車両に搭載された高電圧バッテリ等の蓄電手段に充電するように構成された集電装置が設けられる。導電体は、電気道路に沿って延在する一対の平行な軌道を有することができる充電用表面であり、この軌道は、集電機構を介して車両に直流電流（ＤＣ）を供給することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
集電装置は、通常、例えばアクチュエータによって充電に最適な位置に展開される、ピックアップユニットが取り付けられた格納式アームを備える。このために用いられるアクチュエータは、架線に対するパンタグラフに用いられるアクチュエータとは全く異なる。ＥＲＳ車両に対する集電装置は、車両の駆動中に導電体と接触するように展開されている間、制御された動きを行わなければならない。集電装置は、送電中、アーク放電を回避するように、ピックアップユニットを導電体と接触状態に、又は電磁誘導式充電（inductive charging）においては少なくとも十分に近接して保持することも可能でなければならない。
【０００５】
更なる問題点は、ＥＲＳに用いられる通常の電圧及び電流は大きいため、電気的な安全性及びガルバニック絶縁が非常に重要になることである。しかしながら、アクチュエータが制御された動きをもたらすのに必要な力及び電力を低減するために、集電装置をより強固にしながら、重量を低減することも望まれている。さらに、よりモジュール化された装置を提供するとともに、装置に必要なパッケージング空間を低減することも望まれている。したがって、集電装置は、電気的に絶縁され、軽量であり、強固で、モジュール化されていることが好ましい。
【０００６】
本発明の目的は、上記問題を少なくとも部分的に軽減するように現行の技術水準を向上させ、改良された集電装置を提供することである。本発明は、向上した電気的分離を提供し、現行の解決策よりも軽量であり、より強固及び／又はモジュール化されたものとすることができる、改良された集電装置を提供することを目指す。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様によれば、これらの目的及び他の目的は、以下の集電装置によって少なくとも部分的に達成される。この集電装置は、道路の表面に配置される導電体と車両との間で電力を伝送するように構成されて車両に取り付けられる。この集電装置は、集電装置を車両に接続する基部と、基部に動作可能に接続される第１の細長い集電アームと、基部に動作可能に接続される第２の細長い集電アームと、基部から離れた位置で（換言すれば基部の遠位で）第１の細長い集電アームに取り付けられる第１の集電ピックアップヘッドと、基部から離れた位置で（換言ずれば基部の遠位で）第２の細長い集電アームに取り付けられる第２の集電ピックアップヘッドと、を備える。第１の細長い集電アーム及び第２の細長い集電アームは互いに離間している。第１の細長い集電アーム及び第２の細長い集電アームは導電性材料で作製される。第１の細長い集電アーム及び第２の細長い集電アームは、道路の表面に配置される導電体及び車両から電流を導くように構成される。
【０００８】
本発明は、導電式電気道路上の車両を動的に充電するのに用いられる集電装置のデュアルアーム構造を用いることにより、軽量でモジュール化された強固な集電装置を提供する実現形態に基づいている。電力ケーブルが集電ピックアップヘッドからアームに沿って車両の電力システムへと延びる単一の機械的構造（シングル機械構造）の代わりに、電気的に分離された導電性材料のデュアル構造として集電装置を構築することにより、集電アームを導電体として用いることができ、それにより、過酷な環境である充電装置の集電シューからの経路全体に電力ケーブルを延ばす必要を排除することができる。少なくとも路面充電システムにおける車両下の過酷な環境に起因して、機械的な完全性は、例えば、道路上の破片（debris）、並びに水、塩、及び他の化学物質等の汚染物によるリスクにさらされる。さらに、集電装置は、２つの別個の集電アームを備えることにより、モジュール式に設計され、それにより、集電装置全体を取り替える必要なく、摩耗又は損傷した部分を取り替えることが可能であるという利点をもたらす。さらに、集電ピックアップヘッドの取付け点から、装置からの電力ケーブルの重量を取り除くことができることによって、集電装置の慣性及び重量の分布が向上する。また、これにより、集電ピックアップヘッドではなく集電装置の基部に電力ケーブルの取付け点を配置することによって、必要な空間が低減し、電力ケーブルのコストが低減する。
【０００９】
細長い集電アーム及びピックアップヘッドは、例えば、車両に配置されるか、又は基部に接続して取り付けられる１つ以上のアクチュエータによって変位可能（移動可能）である。
【００１０】
第１の集電ピックアップヘッドと第２の集電ピックアップヘッドとは互いに離間し得る。第１の集電ピックアップヘッドと第２の集電ピックアップヘッドとの間の間隔は５ｃｍ〜１００ｃｍの範囲内であり得る。この間隔は、集電ピックアップヘッド間の良好な電気絶縁性をもたらす。
【００１１】
細長い集電アーム間の間隔は５ｃｍ〜１００ｃｍの範囲内であり得る。この間隔は、集電アーム間の良好な電気絶縁性をもたらす。
【００１２】
細長い集電アームが導電性材料で作製されるということは、細長い集電アームが１０６ジーメンス／メートルよりも大きな導電率を有する材料で作製されるということと解釈されるべきである。
【００１３】
以下の文章では、「電気道路システム」という用語は、ＥＲＳという略語で記載する。ＥＲＳは、導電式システム又は電磁誘導式システムを包含することができる。導電式システムは、ＤＣ（直流）電力又はＡＣ（交流）電力を伝達するために、２つの平行なレールを含む導体（導電体）と、対応する集電器との間の直接接触を必要とする。電磁誘導式システムは、電気的に共振する、路面に埋め込まれた電磁式送電コイルと車両内の受電コイルとを用い、これらのコイルが、道路上の磁束を、車両内で用いる電気エネルギーに変換するようになっている。このエネルギーは、バッテリを充電するか、又は車両内の電気モーターを駆動するのに用いられ得る。
【００１４】
文章中、「集電装置」という用語は、路面内又は路面上の電気エネルギー源から電力を伝達するのに好適な装置に対する包括的な用語として用いられる。この種の集電装置は、集電ピックアップヘッド又は集電シューとも呼ばれる２つの集電器を備える。集電器は、導電体と接触するように構成されるか、又は電磁誘導式充電の場合、軌道上の正しい位置に配置されるように構成される。集電器は、通常、集電器を車両に対して少なくとも鉛直方向に、また任意には横断方向にも変位（移動）させることができる制御可能なアセンブリを介して、車両に取り付けられる。この変位は、例えば、水平ピボットジョイントの周りに路面に向かって鉛直方向に旋回するとともに、鉛直ピボットジョイントの周りに横断方向に弧状に旋回することができる集電アームによって、又は、第１のガイドに沿って鉛直方向に変位し、かつ、車両に対して横断方向に取り付けられた第２のガイドの周りに横断方向に変位するホルダによって、達成され得る。したがって、集電器が導電体を追跡するように変位（移動）することについて述べている場合、これは、集電機構の集電器部品を導電体に対して最適な位置に配置することができるように、この機構が変位（移動）することを意味するように意図される。この文脈で用いられる場合、「導電体」という用語は、一対の対応する導電接触部材を含むピックアップユニットが接触する２つの平行なレール等を含む。代替的に、導電体には、電磁誘導によってエネルギーを受け取る必要がある電子部品を備えるピックアップユニットが近付けられる。
【００１５】
少なくとも１つの例示的な実施形態において、細長い集電アームは平行である。換言すれば、第１の細長い集電アームの長手方向軸と第２の細長い集電アームの長手方向軸とは平行である。代替的に、細長い集電アームは平行でなくてもよい。上述の「平行」の意味は、双方の細長い集電アームが同じ高さに上昇した場合に位置する平面に投影される、細長い集電アーム間の距離に関するものとして解釈されるべきである。より単純に述べると、平行な細長い集電アームとは、細長い集電アームの二点間の水平距離が、集電アームの長さにわたって一定であることを意味し、一方、細長い集電アームが平行でない場合、細長い集電アーム間の距離は、細長い集電アームの長さにわたって変化する。
【００１６】
１つの例示的な実施形態において、細長い集電アーム間の距離は、基部との接続部においてより小さく、集電ピックアップヘッドが取り付けられている点においてより大きい。別の例示的な実施形態において、細長い集電アーム間の距離は、基部との接続部においてより大きく、集電ピックアップヘッドが取り付けられている点においてより小さい。
【００１７】
少なくとも１つの例示的な実施形態において、第１の集電ピックアップヘッドは第１の細長い集電アームと一体的に形成され、第２の集電ピックアップヘッドは第２の細長い集電アームと一体的に形成される。集電ピックアップヘッドを細長い集電アームと一体的に形成することにより、振動及び過酷な環境によって影響され得る取付けの必要性が低減する。
【００１８】
少なくとも１つの例示的な実施形態において、第１の集電ピックアップヘッド及び第２の集電ピックアップヘッドは単一のユニットとして形成される。換言すれば、第１の集電ピックアップヘッド及び第２の集電ピックアップヘッドは、第１の細長い集電アーム及び第２の細長い集電アームに機械的に接続する。これにより、集電装置の安定性の向上がもたらされる。
【００１９】
少なくとも１つの例示的な実施形態において、第１の集電ピックアップヘッド又は第２の集電ピックアップヘッドは、第１の細長い集電アームと第２の細長い集電アームとをガルバニック絶縁するように構成された少なくとも１つの絶縁部材を含む。
【００２０】
少なくとも１つの例示的な実施形態において、集電装置は、第１の細長い集電アームと第２の細長い集電アームとの間に延在する安定化構造体を更に備える。安定化構造体は集電装置の安定性及び堅牢性の向上をもたらす。安定化構造体は絶縁材料で作製され得る。
【００２１】
少なくとも１つの例示的な実施形態において、安定化構造体は、第１の細長い集電アームと第２の細長い集電アームとをガルバニック絶縁するように構成される少なくとも１つの絶縁部材を含む。安定化構造体は絶縁材料又は導電性材料で作製され得る。
【００２２】
少なくとも１つの例示的な実施形態において、第１の細長い集電アーム及び第２の細長い集電アームはアルミニウムを含む。例えば、細長い集電アームはアルミニウム又はアルミニウム合金で作製可能であり、及び／又は、細長い集電アームは銅を含み得る。アルミニウムは、高い導電率を有する軽量な材料である。当然ながら、本発明の構想は、アルミニウムと同程度の導電率を有する金属等の任意の好適な材料とともに用いることができ、又は、グラフェン及び／又は導電性ポリマを含むことができることに留意すべきである。
【００２３】
少なくとも１つの例示的な実施形態において、第１の細長い集電アーム及び第２の細長い集電アームは非導電性コーティングで被覆される。コーティングはプラスチック材料で作製され得る。コーティングは、汚染物の除去を容易にするように、疎水性及び／又は疎油性であり得る。
【００２４】
少なくとも１つの例示的な実施形態において、第１の細長い集電アーム及び第２の細長い集電アームは、各別に、車両の長手方向軸に対する鉛直方向及び横断方向の変位を制御可能に構成され、集電装置は、第１の集電ピックアップヘッド及び第２の集電ピックアップヘッドのそれぞれの鉛直方向又は横断方向の変位を行うように構成される少なくとも１つのアクチュエータを更に備える。
【００２５】
少なくとも１つの例示的な実施形態において、第１の細長い集電アーム及び第２の細長い集電アームは、一緒に、車両の長手方向軸に対する鉛直方向及び横断方向の変位を制御可能に構成され、集電装置は、第１の集電ピックアップヘッド及び第２の集電ピックアップヘッドの鉛直方向又は横断方向の変位を行うように構成される少なくとも１つのアクチュエータを更に備える。
【００２６】
本発明は、上述した集電装置を備える車両にも関する。本発明は、トラック又はバス等の商用車両に関して記載するが、本発明は、この特定の車両（乗り物）に制限されず、アーティキュレイテッド・ホウラー（アーティキュレイテッドダンプトラック）の形態の作業機械等の建設機械若しくは大型車両、又は自動車等の車両にも用いることができる。
【００２７】
本発明の更なる特徴及び本発明に伴う利点は、添付の特許請求の範囲及び以下の記載を検討すると、より明らかになる。当業者であれば、本発明の範囲から逸脱することなく、本発明の様々な特徴を組み合わせて、以下に記載の実施形態とは異なる実施形態を形成することができることが理解される。
【００２８】
以降の文章において、本発明を、添付図面を参照して詳細に記載する。これらの概略的な図面は、例示のためにのみ用いられ、本発明の範囲をいかようにも限定しない。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】集電装置を備えて電気道路システム上を進行する概略的な車両を示す図である。
【図２】集電装置の概略正面図である。
【図３】代替的な集電装置の概略正面図である。
【図４ａ】車両に取り付けられた、本発明の一実施形態に係る集電装置の概略等角図である。
【図４ｂ】車両から分離された図４ａの集電装置の概略等角図である。
【図５ａ】本発明の一実施形態に係る集電装置の概略上面図である。
【図５ｂ】本発明の一実施形態に係る集電装置の概略上面図である。
【図５ｃ】本発明の一実施形態に係る集電装置の概略上面図である。
【図６ａ】本発明の一実施形態に係る集電装置の概略等角図である。
【図６ｂ】本発明の一実施形態に係る集電装置の概略等角図である。
【図７ａ】本発明の一実施形態に係る集電装置の概略上面図である。
【図７ｂ】本発明の一実施形態に係る集電装置の概略上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
ここで、本発明を、添付図面を参照して以下により十分に記載する。図面には本発明の目下好ましい実施形態が示されている。しかし、本発明は、多くの異なる形態で具現することができ、本明細書に記載される実施形態に限定されるものとして解釈すべきではない。むしろ、これらの実施形態は、徹底的かつ完全となるように提供され、本発明の範囲を当業者に十分に伝えるものである。同様の参照符号は、全体を通して同様の要素を指す。
【００３１】
まず、集電装置の概括的な教示を、図１、図２、及び図３を参照して説明する。その後、本発明の実施形態を、図３〜図６を参照して記載する。
【００３２】
図１は概略的な電気道路システム（ＥＲＳ）を示しており、このシステムでは、車両１００に電流を供給する導電体１３０が設けられた道路１１０上を車両１００が進行する。車両１００には導電式集電装置１２０が設けられ、導電式集電装置１２０は下降して導電体１３０と接触することができ、導電体１３０は、道路１１０の表面に配置された平行な導電レール１４０を含む。車両は、電気車両又はハイブリッド電気車両であり得る。
【００３３】
集電装置１２０は、車両１００のシャーシ構造に集電装置１２０を接続し、かつ、取り付ける基部１７０と、格納された非作動状態の第１の位置と作動状態の第２の位置との間で変位（移動）するように構成された細長い集電アーム１５０とを備える。使用時、集電アーム１５０及びピックアップユニット１６０は、好適なアクチュエータ（図示せず）を用いて下降されて導電体１３０と接触する。アクチュエータ（複数の場合もある）は、集電装置１２０の基部１７０に配置され得る。ピックアップユニット１６０は、一対の接触部材１６１，１６２を備える。図１は、集電アーム１５０をその作動位置で示している。集電アーム１５０を車両１００の少なくとも鉛直方向に動かすのに好適なアクチュエータが設けられる。なお、集電ピックアップヘッド１６０は、基部１７０から離れた位置で（換言すれば基部１７０の遠位で）細長い集電アーム１５０に取り付けられる。換言すれば、集電ピックアップヘッド１６０と基部１７０とは、細長い集電アーム１５０の両端部（互いに反対側の端部）に配置される。さらに、集電装置は、接触部材１６１，１６２に接続された電力ケーブル（図示せず）を備え、この電力ケーブルは、接触部材１６１，１６２から車両の電力システムに電流を送るものである。
【００３４】
この文脈では集電装置はピックアップユニット用の変位可能な集電アームを備えるものとして記載されており、このアームは、車両上に水平軸を有するピボットに対して直線又は弧状の経路で鉛直方向に変位可能である。そのようなアームの位置決め手段（換言すれば位置調整手段又はポジショニング手段）は、車両の横断方向において、車両上に鉛直軸を有するピボットに対して横断方向の直線又は弧状の経路でアームを変位させるアクチュエータ手段も備えることができる。代替的には、横断方向の位置決め手段（換言すれば位置調整手段又はポジショニング手段）は、電子制御が可能な車両のステアリングシステムに接続された好適な制御手段を備えることができる。導電体に対する車両の横方向の位置決め（換言すれば位置調整又はポジショニング）は、一対の操舵輪を用いて行うことができる。さらに、位置決め（換言すれば位置調整又はポジショニング）は、例えば、集電器を保持する変位可能なアームの横断方向範囲内に導電体をもたらすように車両を横方向に変位させなければならない場合、上記手段の組合せを用いて行うことができる。集電装置の設計は、更に詳細に後述する。
【００３５】
図２は、集電装置２２０の概略正面図を示している。集電装置２２０は、概略的な道路２１０の一部の上に位置する概略的に示された車両２００に取り付けられている。ＤＣ（直流）電流を供給する第１の電力レール２３１及び第２の電力レール２３２を備える導電体２３０が、道路２１０の表面に配置される。集電機構２２０は集電アーム２５０とピックアップユニット２６０とを備え、ピックアップユニット２６０は、第１の電力レール２３１及び第２の電力レール２３２の各々から電流を収集する一対の接触部材２６１，２６２を備える。集電アーム２５０は、集電アーム２５０を、車両２００に隣接する格納された第１の位置Ｐ１から、導電体２３０と接触する作動状態の第２の位置Ｐ２へと変位させる鉛直方向位置決め手段（換言すれば鉛直方向位置調整手段又は鉛直方向ポジショニング手段）（図示せず）に取り付けられる。鉛直方向の変位は、矢印Ｖによって示されている。第１の接触部材２６１及び第２の接触部材２６２がそれぞれの第１の電力レール２３１及び第２の電力レール２３２と鉛直に位置合わせされていることを検出すると、集電アーム２５０が下降されて、作動状態の第２の位置になる。代替的には、導電体が検出されて、最適な水平位置に向かって操舵されたときに、第２の作動位置への移動が開始されてもよい。集電アーム２５０は、集電アーム２５０を横断方向に変位させる水平方向位置決め手段（換言すれば水平方向位置調整手段又は水平方向ポジショニング手段）２７０を介して車両２００に取り付けられる。
【００３６】
図２において、集電アーム２５０は、第２の位置Ｐ２に向かって変位する間の中間位置で示されている。集電アーム２５０を第２の位置Ｐ２に下降させるに先立って、導電体２３０の位置を特定し、追跡する必要がある。図２の例に従うと、導電体２３０の位置特定及び追跡は、導電体２３０の間又は導電体２３０に隣接して配置された信号ケーブル２７５の位置を検出するのに用いられる１つ以上の鉛直アンテナ（図示せず）を用いることによって行われ得る。しかし、本発明は、この導電体の位置特定方法に限定されない。
【００３７】
図２に示されている例では、集電アーム２５０及び鉛直方向位置決め手段は、横断方向位置決め手段２７０に取り付けられている。鉛直方向位置決め手段は、集電アーム２５０及びピックアップユニット２６０を、矢印Ｖによって示されているように、車両２００の鉛直方向に変位させるように構成される。水平方向位置決め手段２７０は、集電アーム２５０及びピックアップユニット２６０を、矢印Ｔによって示されているように、車両２００の横断方向に変位させるように構成される。横断方向位置決め手段２７０は、まず導電体２３０の位置を特定した後、導電体２３０を追跡するように、車両２００の横断方向に集電アーム２５０を変位させるように制御される。追跡は、第１の接触部材２６１及び第２の接触部材２６２が、それぞれの第１の電力レール２３１及び第２の電力レール２３２に対して鉛直に位置合わせされた状態を維持するように行われる。
【００３８】
図３は、代替的な集電装置３２０の概略正面図を示している。集電装置３２０は、道路３１０の一部の上に位置する車両３００に取り付けられている。ＤＣ（直流）電流を供給する第１の電力レール３３１及び第２の電力レール３３２を含む導電体３３０は、道路３１０の表面に配置される。集電機構３２０は集電アーム３５０とピックアップユニット３６０とを備え、ピックアップユニット３６０は、第１の電力レール３３１及び第２の電力レール３３２の各々から電流を収集する一対の接触部材３６１，３６２を備える。集電アーム３５０は、集電アーム３５０を、車両３００に隣接する格納された第１の位置から、導電体３３０と接触する作動状態の第２の位置（図３に示されている）へと変位させる鉛直方向位置決め手段（換言すれば鉛直方向位置調整手段又は鉛直方向ポジショニング手段）（図示せず）に取り付けられる。第１の接触部材３６１及び第２の接触部材３６２がそれぞれの第１の電力レール３３１及び第２の電力レール３３２と鉛直に位置合わせされていることを検出すると、集電アーム３５０が下降されて、作動状態の第２の位置になる。代替的には、導電体が検出されて、最適な水平位置に向かって操舵されたときに、第２の作動位置への移動が開始されてもよい。集電アーム３５０は、集電アーム３５０を鉛直軸Ｘの周りで変位させるピボット手段３７０を介して車両３００に取り付けられる。この変位の間、ピックアップユニット３６０は、車両３００上の鉛直軸Ｘに対して弧状の経路に沿って動く。
【００３９】
上記を参照すると、全般的に集電装置に関して、導電体は、必須ではないが、路面の長手方向における所定の横断方向位置に配置されることが好ましい。車両には、車両に対する導電体及び／又は道路上の若しくは道路に沿った好適な道路マーカーの位置を検出及び／又は特定する手段（図示せず）が設けられる。集電装置は、直線的な動き又は弧状の動きによって車両の長手方向軸に対して鉛直方向及び横断方向に変位するように制御可能に構成された変位可能な集電アームを備える。車両の長手方向軸は、車両の前進する主方向に延在する。鉛直下方への変位は、集電アームの自由端部に取り付けられた接触部材を備えるピックアップユニットを、電流の伝送を行うために最適な充電位置に配置するように行われる。鉛直上方への変位は、電流の伝送が中断された場合に集電アームを格納するために行われる。集電機構は、基部に取り付けられて集電アームの鉛直方向変位を行うように構成された制御可能なアクチュエータ（複数の場合もある）と、少なくとも集電アームにおける送電及び集電アームの変位を制御する電子制御ユニット（electronic control unit）（図示せず）とを備えることができる。制御ユニットは、車両がＥＲＳ道路に入ったこと又はＥＲＳ道路から出たことを検出するように構成されて、集電アームの完全な展開の後に送電を開始するように、また、集電アームの格納に先立って送電を中断するように構成される。
【００４０】
したがって、動作の際、まず、車両がＥＲＳ道路に入ったこと、及び、集電アームを格納位置から導電体と接触する展開位置に動かすべきであることを判断する。信号がＥＣＵに送信され、次いで、ＥＣＵが信号をアクチュエータ（複数の場合もある）に送信し、これが集電アームの下方への展開をもたらす。集電アームが導電体と接触するその終端位置に達すると、アクチュエータ（複数の場合もある）が加える圧力により、下向きの力がもたらされて、導体との十分な接触力が確保される。
【００４１】
続いて、車両がＥＲＳ道路を出るところであること、及び、集電アームを展開位置から格納位置に動かすべきであることを判断することができる。代替的には、導体の上に障害物が検出され、制御アームの格納又は車両の回避行動が必要とされた場合にも、格納を開始することができる。信号がＥＣＵに送信され、次いで、ＥＣＵが信号をアクチュエータ（複数の場合もある）に送信し、これが集電アームの上方への格納をもたらす。集電アームが車両に隣接するその格納位置に達すると、ＥＣＵは、アクチュエータ（複数の場合もある）の動作を停止させる信号を送信する。
【００４２】
図４ａは、本発明に係る集電装置４２０の例示的な一実施形態の等角図を示している。簡潔にするために、集電装置４２０は、あらゆる意図及び目的について、起動及び変位に関する機能の観点で、図１、図２、及び図３に関して上述した集電装置と同様である。道路の表面に配置された導電体と集電装置が取り付けられる車両との間で電力を伝送するという目的は同じである。
【００４３】
集電装置４２０は、基部１７０と、第１の細長い集電アーム１５０ａ及び第２の細長い集電アーム１５０ｂと、基部１７０から離れた位置で（換言すれば基部１７０の遠位で）第１の細長い集電アーム１５０ａに取り付けられる第１の集電ピックアップヘッド１６１と、基部１７０から離れた位置で（換言すれば基部１７０の遠位で）第２の細長い集電アーム１５０ｂに取り付けられる第２の集電ピックアップヘッド１６２とを備える。
【００４４】
第１の細長い集電アーム１５０ａは、第２の細長い集電アーム１５０ｂから距離ｄだけ離間している。距離ｄは、５ｃｍ〜１００ｃｍの範囲内であり得る。通常、距離ｄは、１５ｃｍ〜４５ｃｍのより小さな範囲内である。細長い集電アーム１５０ａ，１５０ｂの長さは、５０ｃｍ〜２００ｃｍの範囲内であり得る。通常、細長い集電アーム１５０ａ，１５０ｂの長さは、７５ｃｍ〜１５０ｃｍの範囲内である。
【００４５】
細長い集電アーム１５０ａ，１５０ｂは導電性材料で作製される。基部１７０は、図４ａに示されているような車両１００に取付け可能であり得る。細長い集電アーム１５０ａ，１５０ｂは、基部１７０から細長い集電アーム１５０ａ，１５０ｂのそれぞれの自由端部まで延在する。第１の集電ピックアップヘッド１６１は、第１の細長い集電アーム１５０ａの自由端部へと取り付けられ、第２の集電ピックアップヘッド１６２は、第２の細長い集電アーム１５０ｂの自由端部へと取り付けられる。換言すれば、細長い集電アーム１５０ａ，１５０ｂは、第１の端部において基部１７０に接続及び取り付けられ、細長い集電アーム１５０ａ，１５０ｂの第１の端部とは反対側の第２の端部において、集電ピックアップヘッド１６１，１６２が取り付けられる。細長い集電アーム１５０ａ，１５０ｂの第２の端部は、図１、図２、及び図３に関連して上述したように自由に変位する。したがって、集電ピックアップヘッド１６１，１６２は、基部１７０から離れた位置で（換言すれば基部１７０の遠位で）細長い集電アーム１５０ａ，１５０ｂに取り付けられる。細長い集電アーム１５０ａ，１５０ｂは、道路の表面に配置された導体及び車両１００から電流を導くように構成される。細長い集電アームは、アルミニウム等の軽量かつ頑丈な材料で作製され得る。
【００４６】
細長い集電アーム１５０ａ，１５０ｂは、細長い集電アーム１５０ａ，１５０ｂを車両下の過酷な条件から保護するために、非導電性コーティング（図示せず）も有することができる。コーティングは、電気絶縁性であることが好ましい。コーティングは、細長い集電アームの表面における汚染物を除去することを容易にするように、疎水性及び／又は疎油性であり得る。
【００４７】
第１の集電ピックアップヘッド１６１及び第２の集電ピックアップヘッド１６２は、それぞれの細長い集電アームと一体的に形成されるものとして、図４ａ及び図４ｂに示されている。集電ピックアップヘッドを細長い集電アーム１５０ａ，１５０ｂと一体的に形成することにより、振動及び過酷な環境に影響され得る取付けの必要性が低減される。また、第１の集電ピックアップヘッド１６１及び第２の集電ピックアップヘッド１６２は、２つの部分を有するように示されており、前部よりも後部の方が細長い集電アームの自由端側に配置されている。後部と前部との間の間隔は５ｃｍ〜７５ｃｍの範囲内であり得る。この分離により、集電装置がＥＲＳの道路における導体の２部分間の間隙をまたぐことが可能になる。
【００４８】
図５ａ〜図５ｃは、本発明の構想に従った集電装置の実施形態の概略上面図である。図５ａは、細長い集電アームの第１の端部における細長い集電アーム１５０ａ，１５０ｂ間の距離ｄ１と、細長い集電アームの自由端部間の距離ｄ２とが実質的に等しい集電装置を示している。したがって、図５ａは、細長い集電アーム１５０ａ，１５０ｂが平行である一実施形態を示している。
【００４９】
図５ｂは、細長い集電アームの第１の端部における細長い集電アーム１５０ａ，１５０ｂ間の距離ｄ１が、細長い集電アームの自由端部間の距離ｄ２よりも大きい集電装置を示している。図５ｃは、細長い集電アームの第１の端部における細長い集電アーム間の距離ｄ１が、細長い集電アームの自由端部間の距離ｄ２よりも小さい集電装置を示している。
【００５０】
距離ｄ１及びｄ２は５ｃｍ〜１００ｃｍの範囲内であり得る。
【００５１】
図６ａ及び図６ｂは、本発明の構想に従った集電装置の異なる２つの実施形態を示している。図６ａは、細長い集電アーム１５０ａ，１５０ｂが一緒に変位可能である一実施形態を示している。したがって、集電装置は、図１〜図３に関して上述したように、例えば、ピックアップヘッド１６０が最適な位置に配置されるように細長い集電アーム１５０ａ，１５０ｂを変位させる、基部１７０に配置された好適なアクチュエータ（図示せず）と制御ユニット（図示せず）とを更に備える。
【００５２】
図６ｂは、第１の細長い集電アーム１５０ａ及び第２の細長い集電アーム１５０ｂが個別に変位可能である一実施形態を示している。したがって、集電装置は、図１〜図３に関して上述したように、例えば、ピックアップヘッド１６０が最適な位置に配置されるように細長い集電アーム１５０ａ，１５０ｂを個別に変位させる、基部１７０に配置された好適なアクチュエータ（図示せず）と制御ユニット（図示せず）とを更に備える。細長い集電アーム１５０ａ，１５０ｂを各別に変位させることにより、１つの導体の上にのみ位置する破片を、１つの細長い集電アームを持ち上げるだけで回避することができる。さらに、集電装置は、道路に配置された導体間の幅が異なるＥＲＳに適合することができる。
【００５３】
図６ａ及び図６ｂは、組み合わされた及び別個の垂直方向変位のみを示しているが、当然ながら、第１の細長い集電アーム１５０ａ及び第２の細長い集電アーム１５０ｂの組み合わされた及び／又は別個の水平方向変位に好適なアクチュエータ（図示せず）を含むことも可能である。
【００５４】
図７ａ及び図７ｂは、本発明の構想に従った集電装置４２０の２つの実施形態を示す上面図である。図７ａの集電装置では、集電ピックアップヘッドは、集電装置を安定させるために互いに取り付けられて単一のピックアップヘッドを形成する。集電装置は、ピックアップヘッド１６１，１６２間に配置された絶縁部材１６３を更に備える。ピックアップヘッド１６１，１６２は単一のユニットとして設けられることが可能であり、このユニットが、細長い集電アーム１５０ａ，１５０ｂに取り付けられる。絶縁部材１６３は、２つの細長い集電アーム１５０ａ，１５０ｂ間をガルバニック絶縁するように構成される。絶縁部材１６３はプラスチックで作製され得る。
【００５５】
図７ｂにおいて、集電装置は、集電装置を安定させるために、細長いアーム間に延在してアーム同士を接続する安定化構造体１６５を更に備える。安定化構造体は非導電性材料で作製され得る。代替的には、安定化構造体は、細長い集電アーム１５０ａ，１５０ｂを互いにガルバニック絶縁するために、絶縁部材１６３と同様に絶縁部材（図示せず）を含むことができる。そのような絶縁部材はプラスチックで作製され得る。安定化構造体１６５は、曲がることができるか又は細長い集電アーム１５０ａ，１５０ｂに接続された関節部（図示せず）を有することができ、それにより、細長い集電アーム１５０ａ，１５０ｂが、図６ｂに関して記載したように個別に変位することができる。
【００５６】
当然ながら、図７ａ及び図７ｂの実施形態は、集電装置が安定化構造体及び単一のピックアップヘッドの双方を備えるように組み合わせることができることに留意すべきである。
【００５７】
図面全体を通して、細長い集電アーム１５０ａ，１５０ｂは、薄く幅広の断面を有するように示されていることが留意される。原則として、細長い集電アームは、任意の断面形状を有することができ、本明細書に示されている実施形態に限定されない。特に、形状は、長方形、正方形、円形、多角形とすることができる。
【００５８】
さらに、図４に関連して記載した具体的かつ例示的な材料及び取付けの選択肢は、図５〜図７に記載された集電装置の全ての実施形態に適用可能であることが理解される。図４に関連して記載したコーティングも、当然ながら、図５〜図７に記載した全ての実施形態に適用可能であり、簡潔にするために省略しただけである。
【００５９】
本発明は、上述され図面に示された実施形態に限定されないことが理解される。むしろ、添付の特許請求の範囲の範囲内で、多くの変更、変形及び修正を行うことができることを当業者は理解するであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【国際調査報告】
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